Stål är en legering, en kombinationsmetall gjord av järn och kol. Kolhalten i stål når maximalt 1,5 procent. På grund av sin hårdhet och styrka används stål vid konstruktion av byggnader, broar, bilar och en mängd andra tillverknings- och tekniska applikationer.
Det mesta stål som produceras idag är vanligt kolstål eller helt enkelt kolstål. Kolet i stål finns i järnkarbidtillståndet. Andra element, bland annat svavel, fosfor, mangan och kisel, är också närvarande.
Kolinnehåll i stål
Kolstål definieras som stål som har sina egenskaper främst på grund av kolinnehållet och inte innehåller mer än 0,5 procent kisel och 1,5 procent mangan. De vanliga kolstålen, som sträcker sig från 0,06 procent kol till 1,5 procent kol, är uppdelade i fyra typer:
- Dött mjukt stål, upp till 0,15 procent kol
- Kol med låg kolhalt eller mjukt stål, 0,15 procent till 0,45 procent kol
- Medium kolstål, 0,45 procent till 0,8 procent kol
- Högkolstål, 0,8 procent till 1,5 procent kol
Dessa stål utvecklas från mjukare till hårdare, men de tenderar också att öka sprödheten. Den första typen används i bilkarosserier. Den andra typen finns i skenor och skenprodukter som kopplingar, vevaxlar, axlar, kugghjul och smide. Den tredje typen används i skärverktyg och järnvägslinjer, och den sista typen används i kolvar och cylindrar.
Grundläggande fysiska egenskaper hos stål
Stål har en densitet på 7850 kg / m3vilket gör den 7,85 gånger så tät som vatten. Dess smältpunkt på 1 510 ° C är högre än för de flesta metaller. Som jämförelse är bronsens smältpunkt 1 040 C, koppar 1.083 C, gjutjärn 1300 C och nickel 1 453 C. Volfram smälter emellertid vid en sårande 3 410 C, vilket inte är förvånande eftersom detta element används i glödlampor.
Ståls linjära expansionskoefficient vid 20 C, i µm per meter per grad Celsius, är 11,1, vilket är mer motståndskraftig mot att ändra storlek med temperaturförändringar än t.ex. koppar (16,7), tenn (21,4) och bly (29.1).
Rostfritt stål
Rostfria stål används i konstruktionen när korrosionsbeständighet är en viktig tillgång, som med knivar som måste hålla en skarp kant. En annan vanlig anledning till att rostfria stål används är deras höga temperaturegenskaper. I vissa projekt är oxidationsmotstånd vid hög temperatur ett absolut krav, medan i andra är högtemperaturstyrka ett primärt behov.
Tillsatser till stål
Små mängder andra metaller som läggs till stål ändrar dess egenskaper på ett sätt som är gynnsamt för vissa industriella tillämpningar. Till exempel resulterar kobolt i högre magnetisk permeabilitet och används i magneter. Mangan tillför styrka och hårdhet, och produkten är lämplig för tunga järnvägskorsningar. Molybden bibehåller sin hållfasthet vid höga temperaturer, så detta tillsatsmedel är praktiskt när du tillverkar spetsar för snabbborrning. Nickel och krom motstår korrosion och tillsätts vanligtvis vid tillverkning av kirurgiska instrument av stål.